的相对紧凑的恒星模型各向异性夸克物质和暗能量

文摘

奇怪的恒星的可能性与暗能量混合的候选人暗能量的恒星是目前研究的主要问题。我们的调查表明,夸克物质atc是暗能量在一定内未知危急夸克星。我们的模型显示,奇怪的明星身体接受的稳定与暗能量混合特性模型和模拟的特点,暗能量的恒星。合理的连接通过mass-radius显示关系以及熵和温度。我们特别注意,双流体分布是各向异性的主要原因球形恒星系统的性质。

1。介绍

夸克物质的不同方面的研究关注在天体物理学家和粒子物理学家们在过去的二十年。Bhattacharyya和他的同事(1- - - - - -3)提出,在几微秒的宇宙大爆炸后,宇宙经历一个夸克-胶子相变可能起源和生存的夸克物质的过程。围的本质力量触发这个相变几乎是未知的。威滕(4第一次认为临界温度 兆电子伏,一小部分彩色物体像夸克和胶子叶子hadronization通过相变形式称为夸克的彩色粒子掘金(qn)。这些qn制成的 , ,和夸克和密度,比正常的高出几次核密度。这是进一步研究[5- - - - - -7]。这两种情况下的明星和早期宇宙紧凑,Ghosh [8]研究夸克物质相变的作用。相信夸克物质存在于中子星的核心(9),在奇怪的明星10),小块奇怪的物质(11]。调查Rahaman et al。12)和Brilenkov et al。13)导致一个有趣的和重要的结果根据夸克物质起相同的作用是暗能量在全球水平。值得一提的是,在过去的几年中,在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机一直试图重现遇到的情况和早期hadronization时期之前,执行碰撞的相对论性核14]。

Chapline [15]提出重力崩溃紧凑的恒星的质量大于几倍太阳质量,为时空量子临界表面,组成的内部地区大量的暗能量相比普通的时空可以被定义为一个黑暗的能源之星。他还预测,这紧凑的表面暗能源之星是一个量子临界壳(16]。当普通物质能源之外的关键进入量子临界区,它衰变为组成产品和相应的辐射发射向外的方向垂直于量子临界表面。物质有能量不足 ,这些成分的产品和临界表面的辐射可以穿过并遵循不同测地线在明星。紧凑的对象和紧凑的恒星在星系的中心,内部的夸克和胶子的核子的能量高于临界能量(17]。根据Georgi-Glashow大统一模型,夸克衰变的原子核衰变过程中变成一个正电子和两个反夸克。所以多余的正电子的观察在星系的中心可能验证星星暗能量的存在。

在本文中,我们试图调查提出了夸克之间的可能联系星型模型混合着暗物质和暗能量的恒星。之后的作品Rahaman et al。12)和Brilenkov et al。13),我们建议夸克物质是暗能量的一个可能的候选人。我们正在考虑一个各向异性夸克星的模型假设暗能量密度是线性与夸克物质密度成正比。拟议中的恒星配置包括两种流体:(i)夸克掘金(qn)和(2)暗能量的本质。我们避免了任何液体之间的交互为了简单的模型。描述状态方程(EOS)的恒星的有效流体模型,我们使用EOS麻省理工学院包。在这一点上,一个简短的评论暗能量积累的机制,允许在明星是必要的。一种可能性是,一种机制类似于一个负责暗物质吸积可能活跃。在这种情况下,一个可能的候选人将弱交互作用粒子(WIMPs)可以积累。与此同时,他们有自己的反粒子,这样他们就可以消灭创建一个热源。因为暗能量密度将很高,加热控制恒星的内部结构。 However, one should keep in mind that WIMPs interact weakly with baryons, whereas a dark energy particle most likely exhibits only gravitational interactions with baryons. Therefore, eventually, the accretion rate, as mentioned earlier, would be much lower than expected. In any case, all this is a theoretical conjecture. In reality, the mechanism that allows for the accumulated dark energy inside the stars remains unknown, which is also beyond the scope of the present work to discuss and needs further investigation.

值得一提的是,各向异性的紧凑的恒星可能出现由于相变,两种液体的混合物,类型3超流体的存在,玻色子组成,旋转,介子凝聚,等等,在微观层面上。本研究的提出各向异性双流体模型,我们认为紧凑明星PSRJ 1614 - 2230, VelaX-1, PSRJ 1903 + 327,岑- 3,SMCX-4测试候选人。

2。场方程

描述内部的相对紧凑的明星与暗能量混合,我们正在考虑接下来的时空线元素 在哪里和只取决于径向坐标 。

提出了双流体模型的能量动量张量分量给出 在哪里

, ,和代表了夸克物质密度、径向压力、切向压力,分别,而和分别代表暗能量密度和径向压力中的明星。另一方面, , ,和 ,我们代表分别有效能量密度,有效的径向压力,问题的有效的切向压力分布的恒星系统。

使用方程(1)和(2),爱因斯坦场方程目前球对称各向异性致密星阅读

现在,为了解决球形分布的爱因斯坦方程,我们考虑以下拟设:(i)的奇异夸克物质(平方米)分布服从的状态方程(EOS)现象学麻省理工学院袋模型,例如, 在哪里袋是常数,和(2)暗能量径向压力与暗能量密度

在这里,第二拟设代表了EOS的分布,叫做“堕落真空”或“假真空”18- - - - - -21]。

关闭后的方程组Mak和Harko22),我们考虑一个函数形式和如下: 的功能形式在哪里和被认为是在这样一种方式,他们有一个最大值的星核,减少表面逐渐达到最小值。注意,奇异夸克物质的密度(平方米)表面有一个非零的有限值,也就是说, ,一直以为函数形式的照顾吗(见方程(11))。表示中央密度平方米,控制DE物质分布的数量对应于平方米,也扮演着重要的角色在决定从夸克物质相变的暗能量。表示总恒星的半径对象。

现在,从方程(6),我们有 在哪里恒星的质量函数,定义如下:

有效的恒星的引力质量可以发现使用方程(11),(12)和(14),

在表面径向压力消失,我们找到的拟设(i)和(ii)和方程(4),(11)和(12)

使用方程(6)- (8),完整的一套是由结构方程

现在,用方程(7)和(9)- (13)(8),可以很容易地得到一个表达式收益率的预期形成的各向异性 )如下:

3所示。模型的物理特征

从上面的物理参数的表达式(见图1),以下的方法23使用方程(后),15)和(16),我们得到以下方程以获得最大的各向异性表面:

求解方程(20.),使用不同的观测质量值的繁星考虑和选择的参数值包常数为83伏/ (fm)³(24), ,我们得到不同半径的值的明星。我们选择的价值这是身体有效和符合Buchdahl条件25),发现各向异性是最大的恒星的表面。发现中央的压力( )是 达因/厘米²SMC x - 1由于 兆电子伏/ fm³和 。

根据Buchdahl [25),最大允许mass-radius比静态球对称紧凑的恒星 。后来马克和Harko [26想出了一个更广义的表达式相同mass-radius比率。现在在我们的模型中,有效引力质量定义为方程(15)给出 。有效质量的变化与恒星的半径是如图2。

现在最大的有效质量的价值相对应的恒星可以用方程导出吗 。同样,使用方程 ,我们可以获得的最大半径为 。由于 兆电子伏/ fm³和 ,最大有效质量和相应的半径是3.582米_⨀和公里,分别。

获得恒星的熵和温度模型,我们将吉布斯关系, ,在哪里是局部熵密度,当地的温度,是化学势,问题的数密度分布在超密明星。为了简单起见,让我们假设恒星内部的物质分布配置的价值在本质上是各向同性的是微不足道的。因此,吉布斯的关系

现在用热力学第一和第二定律以及第一拟设,我们有以下关系: 在哪里是恒星的体积配置。自 和是一个全微分,会发现从方程(22) 在哪里积分常数和吗 。在这里,是著名的斯蒂芬玻尔兹曼常数。

因此,一些代数后,可以发现熵密度 它提供了一个基本的了解恒星系统的总熵紧凑。

温度的变化在内陆地区不同的奇异星候选人如图3。从这个图中,我们可以看到,中部地区最大,而它的温度随径向坐标,成为最小的表面,这是身体可以接受的。恒星的配置,我们发现温度高于费米熔点( 夸克K)。因此,所有的夸克物质超密度致密星依然夸克-胶子等离子体的形式。

对于各向异性静态的配置,虽然表面径向压力消失,不切向压力。然而,随着径向压力是连续的边界,我们已经满足辛格结的条件(27在静态球对称的情况下。在边界,内部解决方案和外部的史瓦西解应该匹配以满足基本结条件。度规系数是连续的表面在哪里 。第二基本形式也连续边界表面。现在的内在应力能张量 在边界面( )可以被定义为表面应力,即。,表面能量和表面切向压力 在现状给出 和 。因此,完整的时空是由我们的内部指标和外部史瓦西度规,匹配边界表面的顺利 。

4所示。讨论和结论

根据提议,我们提出了一个数据集模型物理参数的一些奇异星候选人在桌子上1。

让我们突出显示该模型的主要结果:(i)夸克物质转换成暗能量在一定的临界条件;(2)与暗能量的存在在一个奇怪的明星,后者像一个黑暗的“能源之星”;(3)高温分布(>费米熔点夸克)在明星证实夸克物质的存在形式的夸克-胶子等离子体;(iv)的所有物理和结构特点提出之初奇怪的星模式匹配与暗能量星所显示Chapline [15];(v)的一些物理测试,如能源条件、TOV方程,和声音的速度约束,提出了模型中发现感到满意,因此,该模型有一个稳定的配置在所有方面。根据埃雷拉(28]和Andreasson [29日),以形成一个身体可以接受的物质分布、夸克物质也有尊重的条件 ,在哪里代表了径向速度的夸克物质。这导致的结果的可接受的价值在于范围 。

查询一个明显的关于目前的调查可能如下:有任何当前或未来的任务,可以为我们提供一些数据,允许我们探测相对紧凑的恒星的内部结构吗?最近的两个引力波(GW)事件的观察,GW170817 [30.]和GW190425 [31日),把一个定义良好的约束在EOS的中子星 ,在哪里是有效的潮汐中子星双星系统的可变形性,导致排除支持半径的EOS 13公里以上吗米_⨀中子星。事实上,观测数据从GW青睐软EOS和排除EOS僵硬,如ms1b、h4,等等。另一方面,中子星内部成分的观测数据浏览器(更好的)32)设置严格限制中子星的半径,它支持严厉的EOS的存在。有趣的是,这种二分法的结果GW观察和更好的数据有助于理解的本质EOS的紧凑的明星和他们的内部结构。最近的观测约束表明,太初黑洞(PBHs)质量尺度~ 10^-12年米_⨀可以占绝大多数的宇宙中暗物质(DM)。我们需要增加原始曲率标量扰动的顺序在规模 生产这些PBHs33]。分析的基础上从开普勒卫星多年的数据,寻找短期颠簸引起的引力透镜,独特的限制可以接受大量的DM PBHs组成的光环和/或任何其他大规模紧凑的光环(对象实施34]。群众从 米_⨀到10⁷米_⨀。前瞻性的分析整个开普勒数据集应该找到PBH DM或排除某些光谱,和太空任务WFIRST大视场红外巡天望远镜(WFIRST)有能力达到一个数量级。

让我们对该模型的一些缺陷,这确实存在如下:(i)我们建议夸克物质转换成暗能量,但我们不能预测的条件下这是发生,和(2)的范围内 ,我们考虑作为一个常数参数项。因此,很难预测通过这个模型是否暗能量的恒星配置保持不变或随时间所提供的范围内 。在连接到这个评论,一个人可以特别注意度量系数被认为是独立于时间在目前的模型。然而,所有这些问题可以被认为是在未来的调查。

数据可用性

没有新数据生成的手稿。

信息披露

手稿的表示“可以奇怪的暗能量明星模仿明星?“arXiv: 1611.02253是本文的一部分与修订作者身份和版本(35]。

的利益冲突

没有利益冲突,连接到现在的工作。

确认

我们都感激教授中航行,西蒙弗雷泽大学,几个有价值的建议。FR和SR,感谢大学天文学和天体物理学中心(IUCAA),浦那(印度,提供访问为准会员在进行这项工作的一部分。研究简历拉曼DD资助的博士后奖学金(Reg。不。R (IA) CVR-PDF / 2020/222)物理系,印度科学研究所的。SRC要感谢南方联邦大学(SFedU)对金融支持(批准号P-VnGr / 21-05-IF)。

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